Съдържание
- Ранна история на класификационните системи
- Системи за класификация на ХХ век
- Възникване на кладистиката
- Какво е филогенетичната систематика?
- Определение за кладистика
- Основни допускания за класическа класификация
- Какво е кладограма?
- Примери за кладистика
- Класическа класификационна терминология
- Характеристични състояния на организмите
- Методи за кладистика
- Традиционна еволюционна класификация
- Съвременна класическа класификация
- Бъдещи посоки в кладистиката
Преди милиони години една клетка започна еволюция, която породи дървото на живота и трите му основни области: Архея, Бактерия и Еукариота.
Всеки клон е пример за a клад, Клад представлява група, която включва общ прародител и всичко потомци. Кладистиката е модерна форма на таксономия който поставя организмите върху разклонена диаграма, наречена a cladogram (като родословно дърво) на базата на черти като ДНК прилики и филогения.
Ранна история на класификационните системи
В областта на биологията кладистиката е a система на таксономия което включва класифициране и подреждане на организми на a филогенетично дърво на живота, Преди ДНК анализа класификацията разчиташе основно на наблюдения на сходни и различни черти и поведение.
Западните общества използват класификацията още от времето на Аристотел в древна Гърция, когато живите организми са били просто разделени на категории растения и животни за целите на изследването.
През 1700г. Карол (Карл) Линей разработи таксономия на систематичната биология, основана на класификация на организмите по външен вид и общи черти. Той разработи схема за поставяне на организма в a йерархичен таксон (група; единствено число), която включваше няколко таксони (групи; множествено число). Линей също разработи биномиална номенклатура - система от присвояване на научни имена като Homo sapiens (човек) на организмите.
Чарлз Дарвин и Алфред Ръсел Уолъс предложи идеята за естествен подбор и Дарвин формализира теорията за еволюцията в средата на 1800-те. Дарвин Относно произхода на видовете разтърсва научната общност, като предполага, че всички организми произхождат от общ прародител и могат да бъдат класифицирани според техните еволюционни връзки.
Системи за класификация на ХХ век
орнитолог Ернст Мейр е бил превъзходен еволюционен биолог на 20 век, който подробно изучава таксономията на птиците, докато пътува и работи като куратор в Американския музей по естествена история в Ню Йорк. Неговата новаторска книга Систематика и произход на видовете е публикувана през 1942 г. от Columbia University Press.
Майр е известен с работата си върху гени, наследственост, вариация и определяне на популациите в изолирани райони, които могат да се използват за целите на класификацията.
Възникване на кладистиката
Кладистиката е биологична класификационна система, основана на анализ на черти, генетичен състав или физиология, които са били споделени с общ предшественик, докато се появи някакъв вид дивергенция, произвеждаща нови видове. Германски таксономист Вили Хениг jumpstarted кладистична класификация през 1950 г., когато пише книгата си на филогенетична систематика.
По-късно книгата е преведена на английски и широко четена в Америка, след като е публикувана от Университета на Илинойс Прес през 1966 година.
Теорията на Хениг за филогенетичната систематика оспорва съвременните подходи към таксономията, въведени от Дарвин и Уолъс.
Той твърди, че видовете трябва да бъдат идентифицирани и класифицирани въз основа на генетиката и родословните връзки, по-специално монофилетичните групи. Хениг се надява на скорошното потекло и идентифицирането на еволюирали, модифицирани черти на организмите, които споделят пряка линия - дори ако получените характеристики не са били подобни на тези на обикновения прародител.
Какво е филогенетичната систематика?
Филогения е изследването на известни или хипотезирани еволюционни връзки, основани на филогенеза (род) на групирани организми. Филогенетичното дърво на живота илюстрира как таксоните (групи организми) се развиват в определен ред, като животът се диверсифицира и разклонява от общ прародител.
Процесът на еволюционната спецификация изглежда като клони на родословно дърво. Тъй като няма сигурен начин да се знае какво се е случило толкова отдавна, науките трябва да правят изводи за това как еволюира животът фосилни записи, сравнителна анатомия, физиология, поведение, ембриология и молекулярни данни, Еволюционната биология е динамично поле, в което непрекъснато се правят нови открития.
Определение за кладистика
Еволюционните биолози правят извода хипотетични еволюционни връзки между таксоните въз основа на подробно сравнение на сходни и различни характеристики.
Изучаването на еволюционното спускане помага да се определи кога са възникнали определени черти и са били предадени на следващите поколения. Кладистичният анализ, подобно на филогенетичната систематика, изследва еволюционните модели на произход, които спомагат за обединяването на еволюционната история на видовете, като същевременно обясняват многообразието на живота и изчезването на видове.
Основни допускания за класическа класификация
Класистиката работи върху централната предпоставка, че животът на Земята е възникнал само веднъж, което означава, че целият живот може да бъде проследен до този първи организъм на предците. Следващото предположение е, че съществуващите видове се разделят на две групи, демаркирани с възел върху клона на дървото. И накрая, организмите по презумпция се променят, адаптират и еволюират.
Най- точка на разминаване представлява началото на две нови линии, разклоняващи се и образуващи два нови вида.
Какво е кладограма?
Кладограмите се използват за извършване на смислени сравнения между групите.
В биологията кладограма е a визуално представяне на свързани характеристики в различни организми. Обикновено групирането се извършва според определени конкретни черти от интерес. Въпреки това, различни точки от данни могат да бъдат комбинирани, за да се създаде по-точно еволюционно дърво, което обяснява сложни взаимоотношения.
Може да се направи разлика между кладограма и филогенетично дърво, но понятията също се използват взаимозаменяемо на моменти. Кладограмите се фокусират върху характеристиките на макро и молекулно ниво, които показват свързаност. Кладограма предполага вероятни еволюционни връзки между групи организми или таксони, които могат да бъдат малки или големи по брой:
Примери за кладистика
Многоклетъчните еукариоти са породили изобилие от все по-сложни организми.
Например, рибите и хората се проследяват до общ прародител преди милиони години. Тази сложна връзка може да бъде изобразена на обикновена кладограма, илюстрираща кладистичните отношения. Започнете с изобразяването на предшественик на еукариот в основата на дървото.
Докато общият прародител се развиваше, един възел на дървото се разклонява на водни гръбначни като риби без челюсти. На следващия възел клонът се разклони в четирикраки тетраподи.
Следващият възел показва разминаване, когато животните развиват амниотични яйца, последвани от разцепване, когато животните развиват козина или коса. Много по-късно хората и приматите се разминават и еволюират по отделни пътеки.
Класическа класификационна терминология
Класистичната класификация разглежда някои характеристики на организмите, които пряко се отнасят до състоянията на предците в еволюционната биология. Хениг разработи много научни термини, за да опише подхода си към категоризацията, които бяха от съществено значение за неговите идеи и теории. Термините описват групи организми във връзка с конкретен възел на филогенетично дърво или кладограма:
Характеристични състояния на организмите
Състояние на характера са черти, получени чрез процеса на естествен подбор, адаптиране и наследствено отклонение, които водят до биоразнообразие в живота. Само като такъв synapomorphies са релевантни при различаване на еволюционните връзки. Множество синапоморфии в организми със споделен прародител са monophyletic:
Методи за кладистика
Учените наречени кладисти подреждат таксоните в филогенетично дърво, което може да разкрие нови еволюционни връзки. Групирането се прави въз основа на физически, молекулярни, генетични и поведенчески характеристики.
Диаграма, наречена кладограма, показва свързаност, винаги когато се разклонява от общ прародител в различен момент от еволюционната история.
Кладограмите са разклонени диаграми на кладистични данни които подреждат определени характеристики, като използват например сравнителни масиви от данни или молекулни данни. Днес изследователите често използват компютърни програми, за да комбинират набори от данни, за да създадат по-точни кладограми, които показват сплотени и всеобхватни връзки между организмите.
Основната методология не е трудна, но всяка стъпка трябва да се извърши щателно:
Традиционна еволюционна класификация
Произходът на традиционните еволюционни методи на класификацията датира от древността. Всички живи организми бяха приети за растения или животни. Класическите методи не правят разлика дали наблюдаваните черти са наследени от далечен предшественик или по-нов.
Целта беше да се създаде карта за това как животът на Земята може да се е развил от морето.
Характеристиките, използвани за класификация, се определят от експерти, които разглеждат очевидни разлики като козина, люспи или пера. Подходът работеше по-добре за класифицирането на гръбначните животни, отколкото при безгръбначните. Еволюционна класификация подрежда организмите в групи с намаляваща големина под три области, които допълнително са разделени на царство, тип / разделение, клас, ред, семейство, род и вид.
Кладистичните методи не са обвързани с класификационната система на Линей и те проучват по-дълбоко за свързаност.
Традиционната систематика подрежда организмите върху еволюционното дърво според това кога и как видът се е променил като адаптация към нов начин на живот или местообитание. Дървото показва посока на еволюцията на време. Субективните оценки на черти и характеристики в традиционните методи могат потенциално да отклоняват резултатите и да направят изследването трудно или невъзможно да се повтори.
Съвременна класическа класификация
Днес се предпочитат кладистичните и филогенетични методи за класификация пред традиционните методи за класификация в естествените науки. По-новият подход е по-научен, основан на доказателства и неопровержим. Например, секвенцията на ДНК и РНК се използва за изследване на организми на молекулно ниво за нюансирано разположение върху кладограма.
Организмите са подредени според техните споделени производни характеристики.
Бъдещи посоки в кладистиката
Класистика в областта на биологията позволява на учените да идентифицират модели, да формират хипотеза, да тестват хипотези и да правят прогнози.
„Кладистиката, следователно, е за откриването“, както са описани от съвременните кладисти, Дейвид М. Уилямс и Малте К. Ебах, през 2018 г. Уилямс и Ебах предвиждат кладистиката като процес на естествена класификация, който не изисква обосновка на еволюционната теория.
Технологиите добавят ниво на прецизност и усъвършенстване на методите на кладистиката. По-специално, ДНК секвенирането на гени показва степен на свързаност и споделено потекло с висока степен на увереност. Разликите в ДНК могат да дадат представа за това колко отдавна видовете са споделяли общ предшественик.
Новите открития могат или да потвърдят, или да коригират предишни предположения за това как се развиват организмите и да помогнат за класифицирането на нови видове при откриването им.